氧化鋁生產中鎵釩的回收(recoveryofgalliumandvandiuminaluminaproduction)

從氧化鋁生產的循環苛性堿液中分別提取鎵、釩的過程，為氧化鋁原料綜合利用的重要內容之一。

鎵的回收鎵和鋁同為周期表第ⅢA族元素，二者的離子半徑(Al³⁺0.057nm，Ga³⁺0.067nm)及電離勢相近，化學性質相似。鎵在鋁土礦、霞石及明礬石中常以類質同象體形式取代鋁，其量雖很少，但鎵的酸性較鋁為強，在鋁酸鈉溶液中循環積累，可達到0.03～0.2g／L的濃度。世界上約90％的鎵是從氧化鋁廠的循環苛性堿液中提取的。在氧化鋁生產中回收鎵的方法很多，已在工業上應用的有汞齊電解法、石灰乳法、碳酸法以及鋁鎵合金置換法等。20世紀70年代以來，對用溶劑萃取法和離子交換法從氧化鋁生產的循環苛性堿液中回收鎵的研究甚多，工業應用前景良好。

汞齊電解法用液體汞作陰極電解循環苛性堿液回收鎵的方法(見汞齊電解法提鎵)。這種方法在一些國家的拜耳法生產氧化鋁廠中獲得應用。各廠所用的工藝流程主要是溶液的凈化過程有所不同。電解時，由于氫在汞上析出的超電位高，所以鎵離子能在汞陰極上放電析出并形成汞齊。Na⁺和一些正電性元素雜質也會在陰極析出，使電流效率下降。當溶液中含有較多的正電性元素雜質時，需進行凈化除去。電解得到的鎵汞齊在高于1273K溫度下用NaOH溶液分解，得到含鎵量高的鎵酸鈉溶液。汞經過凈化處理后返回再用，而鎵酸鈉溶液經凈化、過濾分離雜質后，以不銹鋼為陰極再進行電解，即可獲得金屬鎵。

石灰乳法加石灰乳使循環苛性堿液徹底碳酸化析出鋁和鎵的沉淀物，進而回收鎵的方法(見石灰乳法提鎵)。碳酸化分解沉淀物的主要成分是絲鈉鋁石(Na₂O•Al₂O₃•2CO₂•nH₂O)和Al(OH)₃，鎵也相應地轉變為Na₂O•Ga₂O₃•2CO₂•nH₂O和Ga(OH)₃。沉淀物再加石灰乳處理，使絲鈉鋁(鎵)石、碳酸氫鈉和碳酸鈉發生苛化反應，即溶液中的鋁最終與石灰反應生成不溶性的3CaO•Al₂O₃•6H₂O，而鎵則為苛化反應生成的NaOH溶解生成NaGa(0H)₄，而實現鎵與鋁的分離。溶液中鎵的濃度低于鋁酸鈣的溶解度，故鎵保留于溶液中。分離鋁酸鈣渣后的溶液再進行第二次徹底的碳酸化分解。所得的含鎵約1％的鎵精礦用苛性堿液溶解，同時加入適量的Na₂S，除去溶液中鉛、鋅等重金屬雜質。凈化后的鋁酸鈉一鎵酸鈉溶液經過電解，即可得到金屬鎵。

碳酸法循環苛性堿液中的鎵先經緩慢碳酸化，再經徹底碳酸化分解回收鎵的方法(見碳酸法提鎵)。含鎵循環苛性堿液在緩慢碳酸化過程中，有約90％的Al₂O₃轉變成為Al(OH)₃析出，而絕大部分鎵仍保留在溶液中，達到鎵、鋁初步分離的目的。將分離氫氧化鋁后的循環苛性堿液再進行徹底碳酸化分解，得到的沉淀物加適量的鋁酸鈉溶液溶解其中的絲鈉鋁石，然后進行攪拌分解。分解過程中，溶液中的鋁以氫氧化鋁結晶析出，而絕大部分鎵及少部分鋁則保留于溶液中，使鎵、鋁再次得到分離。溶液經凈化后進行電解得金屬鎵。

鋁鎵合金置換法根據鎵和鋁在堿液中的標準電位不同。采用鋁鎵合金將循環苛性堿液中以離子狀態存在的鎵置換成金屬鎵的過程。置換的最宜作業條件為：鋁鎵合金含鋁0.25％～1.6％，置換溫度313～323K，強烈攪拌。此法可以從鎵含量低的溶液中(0.18～0.5g／L)直接提取鎵。

溶劑萃取法用溶劑革取法從含鎵量低的循環苛性堿液中不經富集而直接提鎵的過程(見鋁酸鈉溶液革取法提鎵)。用由八羥基喹啉的衍生物Kelexl00萃取劑、煤油、加速劑和改質劑組成的有機相，從循環苛性堿液中萃取鎵。然后用強無機酸如鹽酸將載鎵有機相中的鎵反萃入溶液。進而從反萃液中回收鎵。

離子交換法用離子交換法從鎵含量低的循環苛性堿液中回收鎵的過程。此法尚處于研究階段。一種陰離子交換樹脂AB–16能從循環苛性堿液中有效地吸附鎵，鎵的解吸液中幾乎不含鋁、鉬、釩、鎢、砷、鉻等雜質。

釩的回收鋁土礦和明礬石含V₂O₅0.01％～0.35％。在燒結法生產氧化鋁中，由于爐料配入了大量石灰，在爐料燒結過程中絕大部分釩轉變成為不溶性釩酸鈣進入赤泥。在拜耳法生產氧化鋁中，石灰也會使V₂O₅的溶出率降低。釩在循環苛性堿液中積累并達到一定濃度后就可以回收。實踐表明，釩化合物對氧化鋁生產有著不良影響，因此回收釩既有利于正常生產，又綜合利用了鋁礦資源。在工業上早已實現氧化鋁生產中回收釩。在匈牙利，從氧化鋁廠回收V₂O₅成為其釩的主要來源。釩的回收方法有結晶法、溶劑萃取法和離子交換法。后兩種方法還未用于工業生產。

結晶法工業上廣泛采用的方法，工藝成熟，所用設備較簡單。本法利用釩、磷、氟等的鈉鹽溶解度隨溫度降低和堿濃度升高而降低的原理，將循環苛性堿液蒸發濃縮到含Na₂O200～250g／L，然后冷卻到293～303K溫度，便結晶析出化學成分復雜的釩渣。將分離和洗滌過的釩渣溶解，所得溶液除去某些雜質后，添加NH₄Cl便可析出工業純釩酸銨NH₄V₂O₅。將工業釩酸銨溶于熱水中，分離殘渣后的溶液進行再結晶。再結晶溫度不宜超過297K。再結晶析出的釩酸銨經過濾洗滌后，在773～823K溫度下煅燒，便得到純V₂O₅。